análisis multicriterio basado en gis para identiﬁcar

Universidad del Azuay 51

Análisis multicriterio basado en GIS para

identificar potenciales áreas de emplazamiento

de un relleno sanitario mancomunado en la

provincia del Azuay

Cobos Sandra1, Solano José2, Vera Andrés3, Monge Juan3

1 Unidad Académica de Ingeniería Industria y Construcciones / Uni-versidad Católica de CuencaGeneral Torres y Ave. Américas/Azuay/[email protected]

2 Unidad Académica de Ingeniería Industria y Construcciones / Uni-versidad Católica de CuencaGeneral Torres y Ave. Américas/Azuay/[email protected]

3 Estudiantes de la Unidad Aca-démica de Ingeniería Industria y Construcciones / Universidad Católica de CuencaGeneral Torres y Ave. Américas/Azuay/Ecuador

RESUMEN

Los sitios de disposición final de desechos sólidos, se constituyen en piezas claves dentro de los procesos de gestión territorial por sus implicaciones ambientales, técnicas, socia-les y económicas; más aún en municipios pequeños que no pueden financiar de forma directa este tipo de infraestructuras sanitarias, lo que ocasiona botaderos a cielo abierto, arrendamiento de rellenos sanitarios, o improvisación de lugares que responden a otros factores menos a factibilidad o aptitud del terreno. Tomando en cuenta estos anteceden-tes, el presente estudio tiene como objetivo identificar potenciales áreas para establecer un relleno sanitario mancomunado para la provincia del Azuay, mediante un análisis de decisión multicriterio (MCDA) con combinación lineal ponderada (WLC), basada en Siste-ma de Información Geográfica (GIS), de forma que satisfaga los requerimientos impues-tos en la normativa vigente. Es así que el 11% de la superficie de la provincia presenta condiciones óptimas para establecer un relleno sanitario básico de 42 Ha., para lo que se contempló solo las ponderaciones más altas del MCDA, correspondientes a valores de 7,8 y 9. Estas zonas se encuentran distribuidas en 13 de los 15 cantones. Sin embargo, las áreas más grandes están en los cantones de Cuenca, Santa Isabel, Nabón, Gualaceo y Oña.

Palabras clave: Sistemas de Información Geográfica, Análisis de decisión multicriterio (MCDA), Combinación lineal ponderada (WLC), Relleno sanitario mancomunado, Provin-cia del Azuay.

ABSTRACT

The final solid waste landfill sites are key components of territorial management process-es due to their environmental, technical, social and economic implications. Even more so in small municipalities that cannot directly finance this type of sanitary infrastructure, which leads to open pit dumps, landfill leases, or to the implementation of improvised sites in places that respond to other factors, but not to land feasibility or terrain suitabil-ity. With this background, the present study aims to identify potential areas for estab-lishing a joint landfill for the Azuay province, by using a multi-criteria decision analysis (MCDA) with weighted linear combination (WLC) and by employing Geographic Informa-tion Systems (GIS) as a basic tool, in a way that satisfies the requirements imposed by the current legislation. It holds true that 11% of the province’s area has suitable conditions to

Eje 2

Recursos naturales,

ambiente y

cambio climático

Ponencia 2

52

I. INTRODUCCIÓN

Los sitios de disposición final marcan el lugar de mayor tras-cendencia dentro de un sistema integrado de gestión de dese-chos sólidos, debido a que confluyen actividades que generan grandes impactos ambientales, tal es el caso de desbroce de cobertura vegetal, movimiento de tierra, cambio de uso de suelo, colocación de material de cobertura, manejo de lixi-viados, control de emisión de gases, mitigación de impactos paisajísticos y riesgos para la salud pública (Zapata Muñoz & Zapata Sanchez, 2013). A ello se suma problemáticas de ca-rácter global como el crecimiento poblacional, utilización de materiales no biodegradables y el consumo excesivo e inne-cesario de bienes y productos (Mirabal Silva & Mirabal, 2016). A más de hechos propios de realidades como la latinoame-ricana, donde se carece de procesos de reaprovechamiento, reciclaje y tratamiento de los residuos. Todo esto contribuye a la generación de una mayor cantidad de basura, que en el mejor de los casos llega a un relleno sanitario. Caso contrario, termina en botaderos a cielo abierto, sin ningún control téc-nico y ambiental (Sáez & Urdaneta , 2014). Producto de ello, se maximiza el impacto ambiental por contaminación de lugares sensibles con una alta diversidad biológica y de ecosistemas.

A pesar de las consecuencias ambientales, sociales, econó-micas y culturales que se evidencia, la ubicación del sitio de emplazamiento del relleno sanitario, en Latinoamérica, por lo general, no corresponde principalmente a la factibilidad y ap-titud del terreno, sino más bien obedece a factores políticos y sociales, como los que se han discutidos en Quintero (2016). Sin embargo, esta realidad se contrarresta con otros sitios geográficos como por ejemplo España, en donde se cumple, en su mayoría, con las normativas correspondientes (Colomer Mendoza, Altabella, Ferrán García , Herrera Prats, & Robles Martínez, 2013).

Por todas estas implicaciones, una adecuada disposición final de los residuos sólidos urbanos, se contempla como una de las estrategias para alcanzar la sostenibilidad de un territorio, cristalizado a través de los Planes de Ordenamiento Territo-rial. En el Ecuador, de acuerdo a la Constitución de la Repúbli-ca (Asamblea Nacional de la República del Ecuador, 2008) su artículo 264 y al Código orgánico de organización territorial autonomía y descentralización (COOTAD) en su artículo 55, esta responsabilidad ha sido adjudicada a los Gobiernos Au-tónomos Descentralizados (GADs) Municipales (Ministerio de Coordinación de la Política y Gobiernos Autónomos Descen-tralizados, 2011), quienes deben controlar, manejar y decidir sobre el uso de los recursos (suelo, aire y agua) de su espacio físico y garantizar la capacidad de enfrentar los conflictos que se deriven de él (Quintero Torres, 2016). Sin embargo, la falta de autonomía administrativa y financiera de estas entidades, ha producido un manejo incipiente de estos desechos (Organi-zación Mundial de la Salud - OMS, 2002; Buenrostro, Mendoza, & López, 2005)

En la provincia del Azuay, se puede evidenciar algunos fac-tores importantes dentro de esta problemática, entre los que se destacan: la aun inadecuada disposición final de los resi-duos sólidos, donde el 9.19% va a un botadero a cielo abierto,

0.27% va a un botadero controlado y 1.53% utiliza una celda emergente (Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, 2015). Cinco cantones de esta provincia y dos de provincias vecinas, contratan los servicios de disposición final con el GAD muni-cipal de Cuenca a través de su empresa de aseo. Así también, cuatro cantones de la cuenca del Jubones se han organizado a nivel de mancomunidad y cuentan con un relleno sanitario en común.

En base a lo expuesto, la provincia cuenta con dos rellenos sanitarios con licencia ambiental que evidencia el cumpli-miento de las normativas técnicas y legales dispuestas en el libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria (TUL-SMA) (Ministerio del Ambiente, 2015). Uno de ellos con una vida útil hasta el 2031 (Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal del Cantón Cuenca, 2016) y el otro hasta el 2023 (Empresa pública municipal mancomunada de aseo integral de la cuenca del Jubones, s.f). Lo que genera la necesidad de establecer nuevas alternativas viables en favor de una plani-ficación territorial adecuada.

Frente a este escenario, una premisa que se asume dentro de este estudio, es la generación de un relleno sanitario manco-munado que toma como actores principales a los GADs muni-cipales de la provincia del Azuay. Hecho que además se fun-damenta en el artículo 243 de la Constitución de la República del Ecuador, que menciona “Dos o más regiones, provincias, cantones o parroquias contiguas podrán agruparse y formar mancomunidades, con la finalidad de mejorar la gestión de sus competencias y favorecer sus procesos de integración…” (Asamblea Nacional de la República del Ecuador, 2008). De la misma forma, la Organización Mundial de la Salud (2002), sugiere el trabajo mancomunado para la gestión de residuos sólidos en cantones que no superen los 30000 habitantes, característica que cumplen 13 de los 15 cantones analizados, excluyéndose Cuenca y Gualaceo. Esta estructura organiza-tiva se ha sugerido también en otros países de América Lati-na (Buenrostro, Mendoza, & López, 2005) debido a beneficios como: reduce costos globales e individuales de gestión del servicio, optimiza y fortalece capacidades instaladas, genera una cultura de responsabilidad y transparencia en la gestión de recursos, mejora la calidad del servicio, estimula la inver-sión y genera fuentes de trabajo, autonomía técnica, admi-nistrativa, económico-financiera y de gestión, centraliza los residuos sólidos en un solo sitio, lo que favorece la operación y disminuye el impacto ambiental (Fundación IPADE, 2011; Solano Peláez, 2011).

El presente estudio tiene como objetivo identificar sitios po-tenciales para un relleno sanitario mancomunado para la pro-vincia del Azuay, mediante un análisis espacial multicriterio basado en Sistemas de Información Geográfica (GIS). Estos últimos, al ser herramientas poderosas de captura, almace-namiento, consulta, análisis y modelado de información es-pacial, es la base para estudios territoriales que además ha incluido el álgebra y la probabilidad para apoyar la planifica-ción, el análisis y la toma de decisiones (Malczewski, 2004).

La selección de sitios óptimos, recae en un problema de deci-sión, ya que gira en torno a la evaluación de diversas varia-

establish a basic sanitary landfill of 42 hectares, for which only the highest MCDA weights corresponding to values of 7,8 and 9 were considered. This zones are distributed in 13 of the 15 cantons. Nevertheless, the largest areas are found in the cantons of Cuenca, Santa Isabel, Nabón, Gualaceo and Oña.

Keywords: Geographical Information Systems, Multicriteria Decision Analysis (MCDA), Weighted Linear Combination (WLC), Landfill Joint, Province of Azuay.


EJE 2: RECURSOS NATURALES, AMBIENTE Y CAMBIO CLIMÁTICO

bles que definen según los expertos la idoneidad de un sitio. Esta tarea, en un inicio, se reducía solo al análisis de criterios en el ámbito económico, pero ahora, responden también a factores de tipo técnico, ambiental, social, convirtiéndole al hombre en el factor más importante. Esto ha originado incre-mento en los volúmenes de información a procesar y en la complejidad del análisis. No obstante, puede ser resuelto en el menor tiempo posible mediante la implementación de la tecnología SIG (Rikalovic, Cosic, & Lazare, 2014)

II. MÉTODO

A. DATOS

Este estudio partió de información secundaria en el ámbito geográfico, de acuerdo a la Tabla I. Por otro lado, para la de-terminación del área del relleno sanitario, se obtuvo datos del Programa Nacional de Gestión de Desechos Sólidos del Minis-terio del Ambiente del Ecuador (PNGIDS) y de los GADs mu-nicipales, quienes proporcionaron la producción per cápita y porcentaje de cobertura.

TABLA IINSUMOS GEOGRÁFICOS UTILIZADOS EN LA INVESTIGACIÓN

DATOS GEOGRÁFICOS FUENTE ESCALA AÑO

Limites cantonales

IGM

25000 2016

Cuerpos Hídricos 25000 2016

Uso De Suelo 25000 2016

Zonas Edificadas 25000 2016

Isoyetas ODEPLAN 25000 2002

Permeabilidad

SENPLADES

25000 2014

Material De Cobertura 25000 2014

Modelo Digital De Elevaciones

3m x 3 m 2014

Estabilidad UDA 25000 2011

Vías EERCS 2000/5000 2005

Centros EducativosMinisterio de

Educación25000 2008

Zonas De Bosques Y Áreas Protegidas

MAE 25000 2015

Fallas Geológicas Caminosca 500 2011

Nota: IGM = Instituto Geográfico Militar, ODEPLAN = Oficina de Planifica-ción, SENPLADES=Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo, UDA = Universidad del Azuay, EERCS = Empresa Eléctrica Regional

Centro Sur, MAE = Ministerio del Ambiente del Ecuador

B. ZONA DE ESTUDIO

La provincia del Azuay está ubicada al sur del Ecuador, limita al norte con la provincia de Cañar, al sur con Loja, al este con Morona Santiago y Zamora Chinchipe y al oeste con El Guayas y El Oro (Figura 1). Está conformada por 15 cantones divididos en dos demarcaciones hidrográficas (D.H). La D.H del Santiago conformada por los cantones de El Pan, Chordeleg, Gualaceo, Cuenca, Sevilla de Oro, Guachapala, Paute y Sigsig. La D.H del Jubones con los cantones de Oña, Camilo Ponce Enríquez, Na-bón, Girón, Pucará, San Fernando y Santa Isabel.

La capital provincial es la Ciudad de Cuenca, Patrimonio Cul-tural de la Humanidad, que por su extensión territorial y su desarrollo económico, es la tercera ciudad en importancia del País. La provincia, por su ubicación, goza de varios pisos climáticos, lo que genera una alta variedad de ecosistemas y una alta riqueza en biodiversidad. Aquí se destaca el Parque Nacional el Cajas, considerado como reserva de la Biósfera y principal fuente hídrica de la zona.

Figura. 1. Mapa de ubicación de la provincia del Azuay.

C. PROCESO PARA LA DETERMINACIÓN DEL ÁREA REQUERIDA

El cálculo del área del relleno sanitario se realizó contemplan-do únicamente los residuos sólidos generados a nivel domici-liar, debido a que representan entre el 80% (Ramos Sánchez, 2016) y 90% (Empresa Municipal de Aseo de Cuenca, 2016) de la producción total. El porcentaje restante se distribuye entre industrias, hospitales, comercios, mercados, establecimien-tos públicos y privados, residuos de barrido de calles, entre otros. Adicionalmente, no se han considerados los residuos peligrosos, puesto que, estos tienen un tratamiento especial de acuerdo a la normativa ecuatoriana vigente (Ministerio del Ambiente & Ministerio de Salud Pública, 2014).

El tiempo de vida útil para un relleno sanitario de acuerdo a la normativa ambiental ecuatoriana, debe ser de mínimo 10 años (Ministerio del Ambiente, 2015). Desde el punto de vis-ta técnico, se gana estabilidad en la masa de basura a me-dida que pasan los años (Espinosa Silva & González García, 2011). Para este estudio, al manejarse el criterio de manco-munamiento a nivel provincial, se contempla una vida útil de 20 años (Sanchez Bernal, Rodriguez León, Sandoval Orozco, Camacho Escobar, & Estrada Vázquez, 2015), partiéndose des-de el 2025, lo que implica una proyección hasta el año 2045. El margen de 7 años (2017-2025) se contempla para la gene-ración de espacios de diálogo con miras a la creación de la mancomunidad, estudios técnicos de viabilidad de las alter-nativas y la estructura técnico-administrativo del sistema de gestión (Consorcio Público de la Cuenca del Río Jubones, 2013; Alianza por la Solidaridad, 2014 (a,b)).

El cálculo del área necesaria (ARS) se realizó con la ecuación [1].

( 1 )

Donde A(cub/cantón) es igual al área mínimo requerida para depositar los residuos sólidos de cada cantón hasta el año 2045. Se calculó por medio de la ecuación [2]. La sumatoria

54

de los 15 cantones, se multiplicó por A(adi) que es un valor referencial que se agrega para obras e infraestructura nece-saria para la operación del relleno sanitario, tales como: vías, caseta de guardianía, área de pesaje de camiones, zona de recuperación de flora y fauna, entre otros. Valor que se reco-mienda entre un 20% y 40% (Carmona Merat, 2015). Para esta investigación se tomó un valor referencial del 20%.

( 2 )

En la ecuación [2], V representa el volumen de residuos sóli-dos que serán dispuestos anualmente en el cubeto y se calcu-ló por medio de la ecuación [3]. MC equivale al porcentaje de material de cobertura, que se recomienda que por cada 4 a 5 m3 de desecho sólido, se emplee 1 m3 de material de cobertu-ra (Rondón Toro, Szantó Narea, Pacheo , Contreras, & Gálvez , 2016). Sin embargo, en la práctica y de acuerdo a la experien-cia del cantón Cuenca en el manejo de su relleno sanitario, se puede considerar hasta un 12% (Empresa Municipal de Aseo de Cuenca, 2016), valor adoptado para este estudio.

El producto de V * MC se realizó para toda la vida útil del re-lleno sanitario, con k = 1 y n = 20. La letra h hace referencia a la altura del cubeto, que en este caso se consideró de 15 m (Collazos Peñaloza, 2013).

( 3 )

En la ecuación [3], P(Anual) es la producción anual de resi-duos sólidos que se calculó con la ecuación [4]. A fecha del estudio, la provincia del Azuay generaba aproximadamente 400 Tn. diarias de basura, enmarcándose en un relleno sani-tario de tipo mecanizado, con valores de compactación que generan un peso específico de los residuos (ρ) entre 0.71 Tn/m3 y 1 Tn/m3 (Rondón et al., 2016). Con la utilización de equipos compactadores de basura especializados, maquinaria que es necesaria para la magnitud del relleno sanitario propuesto, el peso específico por ende, se puede establecer en 0.9 (Collazos Peñaloza, 2013), valor asumido para este estudio.

El valor por asentamiento representa el porcentaje de pérdida en el volumen de los residuos sólidos por los procesos quími-cos y biológicos de degradación, lo que puede llegar hasta el 40% (Ordoñez Ante & Villarraga Herrera, 2005). No obstante, aquí se tomó un valor de 15%, de forma conservadora.

( 4 )

En la ecuación [4], P(Servida) equivale al porcentaje de po-blación que cuenta con el servicio de recolección de residuos sólidos y se calculó utilizando la fórmula [5]. PPC es igual a la producción per cápita de cada cantón, variable directamen-te relacionada con las condiciones socioeconómicas del país, razón por lo que dificulta proyectar su comportamiento a fu-turo. No obstante, Collazos (2013) y Zafra (2009) han estimado un crecimiento entre 0.5% y 1% anual. Es así que para esta investigación se utilizó un promedio de estos valores de 0.7% como crecimiento anual para todos los cantones, con el obje-tivo de no sub-dimensionar el área requerida.

( 5 )

En la ecuación [5], P es la población anual cantonal y PCSR representa el porcentaje de cobertura del servicio de recolec-ción por cantón. El crecimiento anual del porcentaje de cober-

tura de recolección, depende de algunos factores como por ejemplo: la renovación de la flota vehicular, apertura de rutas de recolección, crecimiento poblacional, distancias entre cen-tros poblados y otros factores económicos y sociales. En este estudio, se tomó como referencia el crecimiento en el nivel de cobertura del último año en Cuenca (1.27%), cantón con mayor desarrollo económico de la provincia. Por otro lado, en Latinoamérica llegar a un nivel de cobertura del 100% se ajusta al ámbito teórico más no práctico, por lo que se utilizó como umbral máximo de crecimiento, el 93.24% que presen-ta Cuenca para el año 2016 (Empresa Municipal de Aseo de Cuenca, 2016).

El número de habitantes para los años involucrados se toma-ron del INEC, quienes tienen una proyección por cantón has-ta el año 2030 (Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, 2010). Para los años faltantes, se ua fórmula de crecimiento exponencial especificada en la ecuación [6] aplicado por Be-jarano (2005).

( 6 )

Donde PF es la población final para cada uno de los años si-guientes al 2030; PI es la población inicial en el último año censal (2010); r representa la tasa de crecimiento entre los pe-riodos proporcionados por el INEC (2010-2030); tf es el año al que se desea proyectar los datos y ti es el último año censal.

Para la determinación de la tasa de crecimiento (r), se utilizó como base el rango comprendido entre el año 2010 y 2030 y se calculó de acuerdo a la ecuación [7]

( 7 )

En donde pf es la población del año del rango superior (2030); pi es la población del año del rango inferior (2010); tf es el año final y ti es el año inicial.

D. ANÁLISIS MULTICRITERIO BASADO EN GIS

Para la determinación geográfica de las áreas factibles para el emplazamiento del relleno sanitario, se utilizó un análisis de decisión multicriterio basado en GIS, conocido como GIS-MC-DA por sus siglas en ingles de GIS-bases multicriteria decision analysis. Técnica que permite estructurar, diseñar, evaluar y priorizar alternativas en problemas de decisión (Malczews-ki, 2006); mediante la evaluación de un conjunto de criterios cualitativos o cuantitativos previamente establecidos que inciden en el problema . Estos criterios pueden trabajar en sinergia con la asignación de valores ordinales o continuos comparables (Greene, Devillers, Luth, & Eddy, 2011). No obs-tante, una limitación importante radica en que la opción de-terminada como la mejor, no siempre es aquella que repre-senta el mayor bienestar (Kylilia, Christoforoua, Fokaides, & Polycarpou, 2014).

En el ámbito espacial, se consideran dos tipos de criterios, que para la elección de sitios óptimos, trabajan conjuntamen-te. Estos criterios se definen como explícitos e implícitos. El primer tipo hace referencia cuando la condición está presente en el problema de decisión. En términos de búsqueda de luga-res óptimos es el tamaño, la forma, la consolidación morfoló-gica del área, entre otros. En cambio, un criterio implícito es aquel que necesita ser calculado en función a datos espacia-les. Por ejemplo, costos de la disposición final de los residuos sólidos que se calcula en función a variables como: distancias y proximidad a otros elementos geográficos, pendientes, en-tre otros. (Malczewski, 2006).



A partir de GIS-MCDA, se han desarrollado una serie de méto-dos, que entre otros factores, dependen del contexto en el que se aplica, el tiempo y los datos disponibles, diferenciándose uno del otro principalmente en la forma de procesamiento de la información. Sin embargo, ninguno remplaza ni se sobrepo-ne a otro ya que en muchos de los casos trabajan en conjunto (Kylilia et al., 2014). Es por ello, que para la elección del mode-lo a utilizarse, se debe contemplar factores como: número de tomadores de decisión, fases de decisión, tolerancia al riesgo, incertidumbre, capacidad de recursos computacionales, ex-periencia, unidades y escala de medición. Además, como par-te fundamental para la elección del camino a seguir, se debe identificar el número de objetivos que se pretende abordar en el estudio (Greene et al., 2011).

Cuando se analiza varios objetivos, cada uno de ellos con sus propios criterios, se sigue el modelo multi-objetivo o MODM por sus siglas en ingles de multiple-objetive decision making. Cuando se analiza un solo objetivo, en el que intervienen di-versos atributos, como el abordado en este trabajo, se cuenta con el modelo multi-atributo o MADC por sus siglas en ingles de multiple-attribute decision making. Éste último, permite aplicar métodos compensatorios entre atributos, ya que lo que se pierde en un criterio, gana en otro, con el objetivo de ajustarse más a la realidad (Malczewski, 2004)

Además, en el marco de GIS-MCDA existen métodos que ha-cen referencia al análisis de los criterios y la ponderación que reciben cada uno de ellos. Así se tiene el caso del proceso analítico jerárquico (AHP) utilizado por Zafra Mejía, Mendoza Castañeda, & Montoya Varela (2012); Tavares, Zsigraiová, & Semiao (2011); Siddiqui, Everett, & Vieux (1996), Yalcin (2008). Otros métodos son: el de toma de decisiones borroso abor-dado por Chang, Parvathinathanb, & Breed (2008); promedio ponderado ordenado (OWA) discutido en Malczewski & Liua (2014) y combinación lineal ponderada (WLC) utilizado por Al-Hanbali, Alsaaideh, & Kondoh (2011).

Este último modelo fue el más idónea para la problemática que aborda este estudio, debido a su fácil implementación y a lo intuitivo que resulta para los tomadores de decisión; a pesar de que se ha sugerido que subestima la complejidad del problema porque se centra en los factores y no en la com-binación de los mismos (Malczewski, 2004). Su metodología consiste en normalizar la escala valorativa, para que todos los criterios puedan evaluarse de la misma forma y posterior-mente aplicar un peso de importancia relativa para cada cri-terio, lo que permite la compensación de variables.

A pesar de que sus resultados pueden tornarse subjetivos, de-bido a que depende de los conocimientos previos del experto; WLC, por su gran flexibilidad, proporciona buenos resultados en la selección de sitios óptimos a escalas regionales (como la aplicada en este estudio) (Al-Hanbali et al., 2011; Yalcin, 2008).

El procesamiento de los datos disponibles se realizó en el pa-quete informático ArcGis en donde se llevó a cabo las siguien-tes fases:

Definición de criterios: De acuerdo al alcance de este estudio, se consideró criterios de idoneidad básicos a escala regional que se fundamentaron en la normativa nacional vigente, es-tudios previos y a la disponibilidad de información. Estos cri-terios encajan en tres de los cuatro factores estipulados por el Ministerio del Ambiente (2015), como son: ambientales, técni-cos y sociales. En el primer grupo encajan distancia a cuerpos hídricos, precipitaciones y distancia a zonas edificadas. En el segundo grupo se tiene permeabilidad del suelo, estabilidad del

terreno, distancia a material de cobertura, pendientes y distan-cia a vías. En el tercer grupo se contempla el uso del suelo.

Distancia a cuerpos hídricos: es importante que el relleno sa-nitario se encuentre lo más lejos posible de un cuerpo de agua para evitar contaminación con los lixiviados. Este tipo de sustancias contaminantes contienen una importante carga de cloruros, nitratos y nutrientes como el nitrógeno y fósforo que provocan disminución en los niveles de concentración del oxígeno y la eutrofización del agua (Colomer et al., 2013). Esto repercute en la salud y calidad de vida de los habitantes (Mego, Pilco , Chávez, Leiva , & Cruz, 2016).

Precipitaciones: las condiciones climatológicas de los sitios en donde se ubican los rellenos sanitarios pueden influen-ciar en la hidrología e hidrogeología por la generación de lixi-viados y su filtración a aguas subterráneas (de León-Gómez, Cruz-Vega, Dávila-Pórcel, Velasco-Tapia, & Chapa-Guerrero, 2015). En el caso de que los niveles de precipitaciones sean altos, aumenta el riesgo de que se contaminen los recursos hídricos por fugas, necesitándose de infraestructura de dre-naje, cunetas de coronación y sistemas de control y vigilancia de la red de eliminación de aguas residuales. Todo esto reper-cute en aumento de los costos de implementación de rellenos sanitarios (Demesouka, Vavatsikos, & Anagnostopoulos, 2013)

Permeabilidad del suelo: Es uno de los factores más impor-tantes dentro de la determinación de un sitio para un relleno sanitario, puesto que de esto depende el transporte de conta-minantes a las aguas subterráneas, encontrándose en estre-cha relación con el tipo de suelo (El Baba & Kayastha, 2014). En la actualidad, se utilizan capas impermeables de polímeros que ayudan a evitar la infiltración de lixiviados.

Estabilidad: Los suelos que gozan de mayor estabilidad, po-seen una buena retención y circulación del agua, así como una baja separabilidad de partículas de los agregados, lo que concluye en una menor degradación física (Fernández, Gon-zález , & Sáez Sáez , 2016). Este factor es importante debido a que, en etapas de construcción, operación y mantenimiento de un relleno sanitario, se desarrollan actividades de exca-vación y de movimiento de tierras que de una u otra forma alteran las unidades geotécnicas. (Zapata Muñoz & Zapata Sanchez, 2013)

Distancias a zonas edificadas (asentamientos humanos): Este criterio se lo considera en el marco de que, a mayor distancia de recorrido de los camiones recolectores, mayor es el costo de operación (Bernache Pérez, 2015). Además, se asocia otras problemáticas como el ruido, malos olores, material esparcido en la vía, entre otros impactos propios del traslado de dese-chos (Coronado Cárdenas, Sotelo Rojas, & Chávez Porras, 2011).

Distancia a material de cobertura: El material de cobertura actúa como barrera para impedir el contacto de los residuos sólidos con el ambiente y así controlar los impactos que se puedan generar. Es por ello, que se debe disponer de este tipo de material lo más cerca posible. De no ser así, implica costos de extracción y movilización (Collazos Peñaloza, 2013), (San-doval Alvarado, 2008).

Pendientes: Las pendientes pronunciadas representan costos por actividades de excavación y de estabilización de la zona durante la etapa constructiva de un relleno sanitario (Fernan-dez Nascimento & Marco da Silva, 2014). A ello se suma el ries-go de contaminación de aguas superficiales por el derrame de residuos sólidos y flujo de lixiviados a zonas con menor pen-diente (cuerpos de agua, poblados) (Demesouka, Vavatsikos, & Anagnostopoulos, 2014).

56

Distancia a vías: De acuerdo con análisis espaciales, los mejo-res sitios para emplazar un relleno sanitario están asociados a una buena accesibilidad vial (Ali Ashraf, Rezuanul Islam, & Gani Adnan, 2015). Este criterio en conjunto con el uso de sue-lo y la distancia a zonas edificadas, son atribuibles a ocasio-nar el menor impacto posible, pero al mismo tiempo, deben favorecer la ampliación del servicio con los años (Buenrostro et al., 2005). Además, es importante considerar que la cons-trucción de nuevas vías genera impactos ambientales como activación de procesos erosivos y cambios en el paisaje (Za-pata Muñoz & Zapata Sanchez, 2013)

Uso de suelo: Esta variable tiene por objetivo contribuir a la reducción de los impactos ambientales y los conflictos con la comunidad, de forma que se enmarque dentro de los proce-sos de planificación territorial al identificar áreas cuyo uso no está asociado a actividades productivas y permitan el em-plazamiento de un relleno sanitario. (Cárdenas-Moreno, Ro-bles-Martínez, Colomer Mendoza, & Piña-Guzmán, 2016) (De Feo & De Gisi, 2014).

Así también, se estipuló criterios de restricción para zonas no aptas para la construcción de un relleno sanitario. En este estudio se consideró todas aquellas áreas que pertenecen al sistema nacional de áreas protegidas (SNAP), zonas con fallas geológicas y un radio de 500 metros de centros educativos.

Asignación de puntajes normalizados (x): Para evaluar con-juntamente los diferentes criterios, es necesario que estos tengan la misma escala de valoración. En este estudio se uti-lizó 3 valores en una escala del 1 al 10 abordados por Erazo (2016), donde 1 representa la puntuación más baja en térmi-nos de idoneidad del sitio, 5 una puntuación intermedia y 10 es la más alta, tal como se indica en la Tabla II.

Ponderación relativa de los criterios (w): Otra fase importante dentro de WLC, consiste en determinar la importancia relati-va de cada criterio en la problemática planteada y compensar el modelo mediante la asignación de pesos.

En este estudio, el orden de importancia asignado a cada cri-terio corresponde a los implementados para la localización del nuevo relleno sanitario para el cantón Cuenca realizado por EMAC et al., (2001). Estas ponderaciones fueron adapta-das a porcentajes sobre el 100%, ya que no se consideraron pesos a los factores como el caso del estudio mencionado. Es así que a distancias de cuerpos hídricos se le asignó 26%, precipitaciones 18%, permeabilidad del suelo 15%, estabilidad del terreno 15%, distancia a zonas urbanas 9%, distancia a material de cobertura 7%, pendientes 5%, distancia a vías de comunicación 3%, uso de suelo 2%.

TABLA IIVARIABLES Y PONDERACIONES PARA EL ANÁLISIS MULTICRITERIO

CRITERIOS CLASIFICACIÓN PONDERACIÓN

Distancia a las vías (tipo1-ti-po2-calles)

0-5km 10

5-10km 5

10-15km 1

> a 15km 1

Distancia a cuerpos hídricos perennes

0-49m 1

50-499m 5

500-999m 5

1000-1999m 10

> a 2000m 10

Distancia a zonas edificadas

2000-4999 m 10

5000-9999 m 10

10000-24999 m 5

25000-49999 m 1

> a 50000 m 1

Uso de suelo

Tierra sin vegetación 10

Cultivos 5

Matorrales 5

Pastizales 5

Bosques 1

Pantanos 1

Zonas edificadas 1

Zona sin información 1

Permeabilidad

Alta 1

Media 5

Baja 10

Distancia de obtención del ma-terial de cobertura

0-1999m 10

2100-3999m 10

4000-5999m 5

6000-10000m 5

> a 10000m 1

Estabilidad del terreno

Estable 10

Moderadamente 10

Umbral 5

Inestable 1

Precipitaciones

0-999 mm 10

1000-2499 mm 5

2500-4000 mm 1

Pendiente

0-3% 10

3.1-7% 10

7-12% 5

12-25% 1

> a 25% 1

Agregación de criterios (A): La combinación de los diversos factores de acuerdo a WLC, se realiza mediante la multiplica-ción de los valores de la escala normalizada con la pondera-ción relativa asignada a cada criterio y suma estos productos de todos los criterios para obtener la idoneidad final en cada celda (Ozturk & Batuk, 2011). Adicionalmente, a la capa resul-tante, se resta la máscara construida con las zonas restringi-das (re) como se estipula en la ecuación [8].

( 8 )

Donde i representa la posición de los pixeles dentro de un vector y n es el número de criterios evaluados en el modelo.

Jerarquización de sitios: La capa raster resultante presentó una escala valorativa que va del 1 a 9. El valor más bajo repre-senta el sitio menos apropiado para el emplazamiento del re-lleno sanitario en función de los criterios evaluados y el valor más alto indica las zonas más idóneas.

La elección de los sitios potenciales se realizó con las áreas pon-deradas del 7 al 9, lo que indica un cumplimiento satisfactorio de los parámetros considerados, según discrecionalidad de los autores. Pero para ello, previamente se realizó una depuración de las zonas resultantes con el objetivo de eliminar pequeñas áreas aisladas y proveer zonas compactas, utilizando filtros y



refinamiento de bordes. Finalmente, se eliminaron áreas infe-riores a la requerida para el relleno sanitario mancomunado.

III. RESULTADOS

A. TAMAÑO DE LA CELDA

El área proyectada para el relleno sanitario mancomunado de la Provincia del Azuay está en el orden de las 41.74 Ha. de terre-no. De las cuales, 34.78 Ha. serían para el cubeto y 6.96 Ha. para obras complementarias, tal como se muestra en la Tabla III.

De acuerdo a un promedio de producción diaria de residuos sólidos, realizado entre el 2025 y 2045, se estarían receptando 634.18 Tn. De las cuales, el 12.77% representa a la D.H del Jubo-nes y 87.23% a la D.H del Santiago, considerándose que en esta última D.H se encuentra el cantón Cuenca, mayor productor de desechos de la provincia, que aporta con un 77.70% (Tabla IV)

B. IDENTIFICACIÓN DE ÁREAS POTENCIALES

En la provincia del Azuay, aplicando el GIS-MCDA con el mé-todo WLC en donde se procesaron las variables de la Figura 2 y las restricciones de la Figura 3, se obtuvo como resultado 354000 Ha. valoradas en una escala que va del 2 al 9. De este total, el valor 6 es el más representativo ya que representa el 40.2% del territorio, a lo que le sigue el valor 7 con 25.8%. No obstante, las ponderaciones más altas de 8 y 9 representan tan solo un 2.7% y 0.1% respectivamente (Ver Figura 4). Cabe recalcar que el 51.70% del territorio azuayo fue considerado como restringido para este tipo de infraestructura, sumando áreas protegidas por el SNAP, fallas geológicas y un radio de influencia de 500 m. a centros educativos.

TABLA IIITAMAÑO DEL CUBETO DEL RELLENO SANITARIO POR AÑO

AÑOT.R.S

(TN./AÑO.) V.R.S. + MC

(MILES DE M3)A.R.S.A.

(HA.)

2025 480.14 189.01 1.26

2026 492.82 194.00 2.55

2027 505.68 199.06 3.88

2028 518.73 204.19 5.24

2029 531.96 209.41 6.64

2030 545.33 214.67 8.07

2031 561.09 220.85 9.54

2032 576.82 227.04 11.05

2033 592.50 233.28 12.61

2034 608.63 239.61 14.21

2035 626.61 246.61 15.85

2036 643.47 253.25 17.54

2037 660.82 260.07 19.27

2038 678.66 267.39 21.06

2039 697.01 270.97 22.86

2040 715.88 278.34 24.72

2041 735.31 285.92 26.62

2042 755.29 293.72 28.58

2043 775.75 301.71 30.59

2044 796.80 309.93 32.66

2045 818.48 318.40 34.78

Área total del cubeto (Ha.) 34.78

Obras adicionales (20%) 6.96

Área total del relleno sanitario (Ha.) 41.74

Nota: R.D.R.S = Cantidad de residuos sólidos recolectados por año; V.R.S = Volumen de residuos sólidos; MC = Material de cobertura; A.R.S.A =

Área del cubeto del relleno sanitario.

Se determinó que el 11% de la superficie del Azuay, presen-ta características idóneas para emplazar un relleno sanitario mancomunado. Para ello, se consideró, según se estipula en la metodología, los puntajes mayores o iguales a 7 en la escala valorativa y áreas superiores a las 40 Ha (Área mínimo del relleno sanitario). De esta superficie, apenas el 0.4% tiene una valoración de 9, lo que representa 322.40 Ha; el 10.6% tiene una valoración de 8 con 9306.62 Ha y el 89% presenta una va-loración de 7, que equivale a 78317.14 Ha. Superficie distribui-da en los cantones de Cuenca, Santa Isabel, Nabón, Gualaceo, Oña, Girón, Paute, Sigsig, San Fernando, Guachapala, Chorde-leg, El Pan y Sevilla de Oro, enumeradas en orden descendente de acuerdo a la cantidad de superficie idónea que presenta el cantón. Lo que deja a los cantones de Camilo Ponce Enríquez y Pucará, sin área idónea.

De la lista anterior, los cinco primeros cantones representan el 75% del total de área idónea, distribuida en 28%, 19%, 13%, 8% y 7% respectivamente (Ver Figura 5).

En términos de idoneidad y utilizando una delimitación polí-tica administrativa más pequeña como la parroquial, se iden-tificó mosaicos de áreas que sobresalen por su puntuación de 8 y 9. Es así que se tiene: Santa Isabel y Abdón Calderón para el cantón Santa Isabel; Gualaceo, Daniel Córdova Toral y Luis Cordero Vega para el cantón Gualaceo; Tarqui, Quingeo y Cum-be para el cantón Cuenca. Para el caso de Nabón y Oña, no se encontraron áreas con ponderaciones de 9.

TABLA IVPROMEDIO DE PRODUCCIÓN DIARIA DE RESIDUOS SÓLIDOS POR CANTÓN

CANTÓN G.D. PROMEDIO

(TN/DÍA) PORCENTAJE

(%)

D.H. DEL JUBONES

Oña 0.80 0.13

Camilo Ponce 44.49 7.02

Nabón 8.04 1.27

Girón 6.04 0.95

Pucara 5.38 0.85

San Fernando 2.58 0.41

Santa Isabel 13.59 2.14

Total 80.93 12.77

D.H. DEL SANTIAGO

El Pan 0.99 0.16

Chordeleg 4.86 0.77

Gualaceo 21.75 3.42

Cuenca 492.73 77.70

Sevilla de Oro 4.46 0.70

Guachapala 1.28 0.20

Paute 9.97 1.57

Sigsig 17.21 2.71

Total 553.25 87.23

Total Provincial 634.18 100

Nota: G.D = Generación de residuos sólidos diarios

58

Figura. 2. Criterios de factibilidad



Figura. 3. Restricciones Figura 4. Resultado del análisis multicriterio

Figura. 5. Mapa de potenciales áreas para la implementación de un relleno sanitario mancomunado en la provincia del Azuay

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IV. CONCLUSIONES

El resultado del análisis multicriterio proporcionó una gran cantidad de terreno con una puntuación de 6. Sin embargo, debido a que se encuentran por debajo del 70% en el cum-plimiento de los criterios analizados, estas zonas fueron ex-cluidas de las áreas identificadas como idóneas. Abordándose para el presente estudio, solo aquellas con valoraciones de 7, 8 y 9. De estas últimas, las áreas con puntuación de 7 tuvieron la mayor superficie, mientras que las categorizadas con 9, se presentaron en menor cantidad.

Al sobreponer las áreas obtenidas como idóneas con la ubi-cación de los rellenos sanitarios actualmente existentes en la provincia, se determinó que Pichacay (Cuenca) y el sitio de disposición final del cantón Paute, ubicado en el sector de San Ignacio, se asientan en sectores con mosaicos de valoraciones entre 7 y 8. Mientras que Huascachaca (Santa Isabel), está em-plazado en un sector con una puntuación de 7.

En contraste con la metodología aplicada en la determinación de los sitios de disposición final ya existentes, que utilizaron matrices analógicas multicriterio, propias de la evaluación de impactos ambientales, caracterizadas en la experiencia de los técnicos más no en la incorporación de herramientas informá-ticas de apoyo a la toma de decisiones; el presente estudio, uti-lizó información digital en un análisis de decisión multicriterio basado en GIS que permitió un tratamiento simultaneo de da-tos espaciales como no espaciales de diferentes fuentes y esca-las, cuyos resultados fueron evaluados de forma ágil y sencilla.

Con el fin de cumplir los objetivos de esta investigación, se par-tió de información secundaria generada por instituciones com-petentes en el campo o por aquellas que han realizado estudios sobre la temática. Las variables utilizadas corresponden a una escala regional con el fin de tener una primera aproximación de las zonas idóneas para establecer un relleno sanitario. Sin embargo, sobre estos sitios se debería proyectar estudios espe-cíficos con la inclusión de variables a escala local en el marco de factores sociales, técnicos, ambientales y económicos, que permitan aumentar el nivel de precisión en la delimitación de superficies de terreno y desestimar zonas como Tarqui, Portete y Cumbe por ser consideradas áreas productivas; Llacao, Nulti y Paccha por riesgos de deslizamiento. Esto de acuerdo al plan de desarrollo y ordenamiento territorial del cantón Cuenca. De igual forma, se tiene la parroquia El Valle donde estuvo ope-rando el antiguo relleno sanitario del cantón Cuenca, lo que provocó conflictos sociales que no favorecería nuevamente la construcción de este tipo de infraestructura.

Por otro lado, variables a escala local, podrían destacar áreas donde ya se encuentran funcionando rellenos sanitarios por más de 8 años y que se han consolidado como experiencias exitosas. Estos son los casos de Huscachaca y Pichacay que, de acuerdo a la planificación territorial de Santa Isabel y Cuenca respectivamente, están consideradas como zonas in-

dustriales compatibles con este tipo de actividades. Además, ya tienen una connotación regional o de mancomunidad, de-bido a que reciben residuos sólidos de varios cantones. Por lo tanto, su viabilidad social ya ha sido manejada, disminuyendo conflictos en este orden. Sin embargo, las condiciones climá-ticas de estos dos lugares difieren drásticamente en cuanto a precipitación se refiere. Es así, que en Huscachaca se regis-tra precipitaciones anuales promedio de entre 100 y 200 mm; mientras que Pichacay está en el rango de 1000 a 1500 mm. Criterio que mientras más bajo sea, facilita entre otros aspec-tos, la compactación de los residuos sólidos y de su material de cobertura, así como genera menor volumen en lixiviados.

De acuerdo a la generación diaria de residuos sólidos, el punto de gravedad está ubicado en el cantón Cuenca. Sin embargo, un análisis por demarcaciones hidrográficas, excluyendo a este gran productor, sesgaría mínimamente el centro de gra-vedad hacia la D.H del Jubones, al sur de la provincia. Es así, que teniendo en cuenta una cercanía al centro de gravedad, los sitios factibles para un relleno sanitario estarían en los cantones de Santa Isabel, Nabón y Oña.

Las variables empleadas para el análisis multicriterio, obe-decieron a factores ambientales, técnicos y sociales, en los cuales primó la protección de la red hídrica, precipitaciones, geología e impermeabilidad del suelo. Esto, con el objetivo de disminuir la cantidad de lixiviados y su impacto sobre el eco-sistema, aspecto ambiental crítico en la fase de operación y mantenimiento de un relleno sanitario. Además, estos crite-rios pueden servir como punto de partida para la implemen-tación de otro tipo de infraestructura de similares caracte-rísticas e impactos ambientales. Tal es el caso de estaciones de transferencia, escombreras y plantas de tratamiento de residuos sólidos orgánicos e inorgánicos.

Como conclusión, los SIG son herramientas tecnológicas que se han convertido en piezas fundamentales e ineludibles en estudios territoriales. Es así que su manejo se ha extendido a una diversidad de disciplinas y perfiles, por lo que se ha agre-gado diferentes modelos complementarios que soporten la planificación, el análisis y las decisiones.

Entre estos modelos, se encuentra el GIS-MCDA, enfocado en facilitar la decisión en temas complejos. De forma particular, ha permitido identificar potenciales zonas para establecer un relleno sanitario de 41.74 Ha para 20 años de vida útil y que servirá para la disposición final de los desechos sólidos de los 15 cantones, mediante la conformación de una mancomunidad.

La precisión en los resultados obtenidos, depende de la ca-lidad de los insumos o información de partida. Para ello, se debe considerar factores como: actualización de datos para ajustarse a la realidad; escalas de trabajo en función a la su-perficie de estudio y al nivel de detalle deseado; equipos y metodología de obtención y procesamiento de datos que ga-ranticen su veracidad.



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